The wonders of the molecular world, animated | Janet Iwasa

Translator: Nguyen Tam Reviewer: Bảo Thư Dương

I live in Utah,

Tôi sống ở Utah,

a place known for having some of the most awe-inspiring

nơi được biết tới bởi một số cảnh quan thiên nhiên

natural landscapes on this planet.

hùng vĩ bật nhất nhất thế giới.

It's easy to be overwhelmed by these amazing views,

Ta dễ bị choáng ngợp bởi những khung cảnh tuyệt vời này,

and to be really fascinated by these sometimes alien-looking formations.

và thật sự bị mê ngoặc bởi những hình thể trông giống như người ngoài hành tinh.

As a scientist, I love observing the natural world.

Là một nhà khoa học, tôi thích ngắm nhìn thế giới tự nhiên.

But as a cell biologist,

Nhưng là một nhà sinh học tế bào,

I'm much more interested in understanding the natural world

tôi thích thú hơn với việc tìm hiểu thế giới tự nhiên

at a much, much smaller scale.

trên một phạm vi nhỏ hơn rất nhiều.

I'm a molecular animator, and I work with other researchers

Tôi là nhà làm phim phân tử, làm việc với các nhà nghiên cứu khác

to create visualizations of molecules that are so small,

để làm mô phỏng cho các phân tử rất nhỏ,

they're essentially invisible.

chúng dường như vô hình.

These molecules are smaller than the wavelength of light,

Các phân tử nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng,

which means that we can never see them directly,

có nghĩa là ta không bao giờ thấy chúng trực tiếp,

even with the best light microscopes.

ngay cả với kính hiển vi ánh sáng.

So how do I create visualizations of things

Vậy làm sao tôi làm mô phỏng cho những thứ

that are so small we can't see them?

nhỏ bé đến mức ta không thể thấy chúng?

Scientists, like my collaborators,

Các nhà khoa học, là các cộng sự của tôi,

can spend their entire professional careers

có thể dành cả sự nghiệp của họ

working to understand one molecular process.

để hiểu một quy trình phân tử.

To do this, they carry out a series of experiments

Để làm điều này, họ thực hiện một chuỗi thí nghiệm

that each can tell us a small piece of the puzzle.

mà có thể cho ta biết một mảnh nhỏ trong bức ghép hình.

One kind of experiment can tell us about the protein shape,

Một kiểu thí nghiệm có thể cho ta biết hình dạng của protein,

while another can tell us

kiểu khác cho ta biết

about what other proteins it might interact with,

về các protein khác chúng có thể tương tác với,

and another can tell us about where it can be found in a cell.

và loại khác cho ta biết về cách tìm protein trong tế bào.

And all of these bits of information can be used to come up with a hypothesis,

Tất cả thông tin đó có thể được dùng để đưa ra một giả thuyết,

a story, essentially, of how a molecule might work.

một câu chuyện, một cách cần thiết về cách phân tử hoạt động.

My job is to take these ideas and turn them into an animation.

Công việc của tôi là biến các ý tưởng đó thành một phim hoạt hình.

This can be tricky,

Nó có thể khó khăn,

because it turns out that molecules can do some pretty crazy things.

vì nó chỉ ra rằng các phân tử có thể làm một số điều khá điên rồ.

But these animations can be incredibly useful for researchers

Nhưng những hình ảnh động này có thể hữu ích cho các nhà nghiên cứu

to communicate their ideas of how these molecules work.

trao đổi các ý tưởng của họ về cách các phân tử này hoạt động.

They can also allow us to see the molecular world

Chúng cũng cho phép chúng ta nhìn thấy thế giới phân tử

through their eyes.

bằng chính mắt của mình.

I'd like to show you some animations,

Tôi muốn cho bạn xem một đoạn minh hoạ,

a brief tour of what I consider to be some of the natural wonders

một chuyến tham quan ngắn về những gì tôi coi là kì quan thiên nhiên

of the molecular world.

của thế giới phân tử.

First off, this is an immune cell.

Đầu tiên, đây là tế bào miễn dịch.

These kinds of cells need to go crawling around in our bodies

Loại tế bào này cần đi khắp nơi trong cơ thể chúng ta

in order to find invaders like pathogenic bacteria.

để tìm những thứ xâm nhập từ ngoài như các vi khuẩn gây bệnh.

This movement is powered by one of my favorite proteins

Chuyển động này được hỗ trợ từ một trong số các protein yêu thích của tôi

called actin,

được gọi là actin,

which is part of what's known as the cytoskeleton.

một phần của khung xương của tế bào.

Unlike our skeletons,

Không như khung xương của chúng ta,

actin filaments are constantly being built and taken apart.

các sợi actin thường xuyên được tạo ra và tháo gỡ.

The actin cytoskeleton plays incredibly important roles in our cells.

Bộ khung actin có vai trò vô cùng quan trọng trong các tế bào.

They allow them to change shape,

Chúng giúp tế bào thay đổi hình dạng,

to move around, to adhere to surfaces

di chuyển, bám vào các bề mặt

and also to gobble up bacteria.

và cũng để "ăn" các vi khuẩn.

Actin is also involved in a different kind of movement.

Actin cũng tham gia vào một hoạt động khác.

In our muscle cells, actin structures form these regular filaments

Trong các tế bào cơ, cấu trúc của actin tạo nên các sợi tơ thế này

that look kind of like fabric.

trong giống như vải.

When our muscles contract, these filaments are pulled together

Khi cơ của ta co lại, các sợi tơ này được kéo lại gần nhau

and they go back to their original position

và chúng trở về trạng thái bình thường

when our muscles relax.

khi cơ của chúng ta dãn ra.

Other parts of the cytoskeleton, in this case microtubules,

Các bộ phận khác của tế bào, trong trường hợp này là vi ống,

are responsible for long-range transportation.

đảm nhận vai trò vận chuyển đường dài.

They can be thought of as basically cellular highways

Chúng có thể được ví như các đường cao tốc cơ bản

that are used to move things from one side of the cell to the other.

được dùng để vận chuyển nhiều thứ từ tế bào này sang tế bào khác.

Unlike our roads, microtubules grow and shrink,

Không như những con đường, vi ống phát triển và co lại,

appearing when they're needed

xuất hiện khi được cần đến

and disappearing when their job is done.

và biến mất khi chúng hoàn thành công việc.

The molecular version of semitrucks

Phiên bản phân tử của xe bán tải

are proteins aptly named motor proteins,

là các protein gọi là protein vận chuyển,

that can walk along microtubules,

có thể đi dọc theo các vi ống

dragging sometimes huge cargoes,

kéo theo thùng hàng lớn,

like organelles, behind them.

như các bào quan, phía sau chúng.

This particular motor protein is known as dynein,

Những protein vận chuyển này được gọi là dynein,

and its known to be able to work together in groups

và chúng được biết đến vì có thể hoạt động theo nhóm

that almost look, at least to me, like a chariot of horses.

mà theo tôi, trông giống một cỗ xe ngựa.

As you see, the cell is this incredibly changing, dynamic place,

Bạn có thể thấy, tế bào này là một nơi luôn thay đổi và năng động đáng kinh ngạc,

where things are constantly being built and disassembled.

khi nhiều thứ khác luôn được tạo mới và tháo gỡ.

But some of these structures

Nhưng một vài cấu trúc này

are harder to take apart than others, though.

khó bị gỡ ra hơn loại khác.

And special forces need to be brought in

Và một lực đặc biệt tham gia vào

in order to make sure that structures are taken apart in a timely manner.

để đảm bảo các cấu trúc này được tháo gỡ vào thời điểm thích hợp.

That job is done in part by proteins like these.

Việc này được thực hiện theo phần bởi các protein thế này.

These donut-shaped proteins,

Các protein có dạng như donut,

of which there are many types in the cell,

mà có rất nhiều loại trong một tế bào,

all seem to act to rip apart structures

dường như cùng thực hiện tháo các cấu trúc

by basically pulling individual proteins through a central hole.

bằng cách kéo từng protein ra khỏi lỗ trung tâm.

When these kinds of proteins don't work properly,

Khi những protein này không làm đúng công việc,

the types of proteins that are supposed to get taken apart

các loại protein đáng lẽ bị tháo rời

can sometimes stick together and aggregate

có thể bám vào nhau và tổng hợp

and that can give rise to terrible diseases, such as Alzheimer's.

và có thể dẫn đến các bệnh kinh khủng như Alzheimer's.

And now let's take a look at the nucleus,

Và bây giờ hãy nhìn vào nhân tế bào,

which houses our genome in the form of DNA.

nơi chứa bộ gene của ta dưới dạng DNA.

In all of our cells,

Trong tất cả các tế bào của ta,

our DNA is cared for and maintained by a diverse set of proteins.

DNA được quan tâm và duy trì bởi một nhóm nhiều loại proteín.

DNA is wound around proteins called histones,

DNA được cuốn vào các proteins gọi là histones,

which enable cells to pack large amounts of DNA into our nucleus.

thứ cho phép tế bào chứa số lượng lớn DNA trong nhân tế bào của ta.

These machines are called chromatin remodelers,

Những bộ máy này được gọi là "chromatin sửa chữa",

and the way they work is that they basically scoot the DNA

và cách chúng hoạt động cơ bản là điều khiển DNA

around these histones

xung quanh histones

and they allow new pieces of DNA to become exposed.

và chúng cho phép những đoạn DNA mới lộ ra.

This DNA can then be recognized by other machinery.

Đoạn DNA này có thể được phát hiện bởi một bộ máy khác.

In this case, this large molecular machine

Trường hợp này, bộ máy phân tử lớn

is looking for a segment of DNA

đang tìm một đoạn DNA

that tells it it's at the beginning of a gene.

mà báo rằng nó là đoạn bắt đầu của một gene.

Once it finds a segment,

Một khi nó tìm được đoạn đó,

it basically undergoes a series of shape changes

cơ bản là nó trải qua một loạt các thay đổi về hình dáng,

which enables it to bring in other machinery

cho phép nó đưa thêm một bộ máy mới vào,

that in turn allows a gene to get turned on or transcribed.

giúp cho gene được khởi động hoặc phiên mã.

This has to be a very tightly regulated process,

Đây phải là một quá trình được kiểm soát chặt chẽ,

because turning on the wrong gene at the wrong time

bởi vì khởi động sai một gene vào sai thời điểm

can have disastrous consequences.

có thể dẫn đến hậu quả khôn lường.

Scientists are now able to use protein machines

Các nhà khoa học nay có thể sử dụng các bộ máy protein

to edit genomes.

để chỉnh sửa bộ gene.

I'm sure all of you have heard of CRISPR.

Tôi chắc rằng các bạn đã nghe tới CRISPR.

CRISPR takes advantage of a protein known as Cas9,

CRISPR tận dụng một protein gọi là Cas 9,

which can be engineered to recognize and cut

thứ có thể được thiết kế để nhận biết và cắt

a very specific sequence of DNA.

một đoạn DNA rất cụ thể.

In this example,

Trong ví dụ này,

two Cas9 proteins are being used to excise a problematic piece of DNA.

hai protein Cas9 đang được sử dụng để cắt một đoạn DNA có vấn đề.

For example, a part of a gene that may give rise to a disease.

Ví dụ, một phần của gene có thể gây bệnh.

Cellular machinery is then used

Cơ chế tế bào được sử dụng

to basically glue two ends of the DNA back together.

để dán hai đoạn cuối của DNA lại với nhau.

As a molecular animator,

Là một người làm minh hoạ,

one of my biggest challenges is visualizing uncertainty.

một trong những thử thách lớn nhất của tôi là làm rõ điều mơ hồ.

All of the animations I've shown to you represent hypotheses,

Tất cả đoạn phim tôi cho bạn xem đại diện cho các giả thuyết,

mà các cộng sự của tôi nghĩ về một quy trình

how my collaborators think a process works,

based on the best information that they have.

dựa trên thông tin tốt nhất họ có.

But for a lot of molecular processes,

Nhưng với nhiều quá trình phân tử khác,

we're still really at the early stages of understanding things,

chúng ta còn ở giai đoạn đầu của việc tìm hiểu,

and there's a lot to learn.

và còn rất nhiều để học.

The truth is

Sự thật là

that these invisible molecular worlds are vast and largely unexplored.

những thế giới phân tử vô hình này rất rộng lớn và phần lớn chưa được khám phá.

To me, these molecular landscapes

Với tôi, các bức tranh phân tử này

are just as exciting to explore as a natural world

cũng thú vị để khám phá như thế giới tự nhiên

that's visible all around us.

hiện diện xung quanh chúng ta.

Thank you.

Xin cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)